JPH07169472A - 燃料電池のガス配管継手 - Google Patents
燃料電池のガス配管継手Info
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- JPH07169472A JPH07169472A JP5315105A JP31510593A JPH07169472A JP H07169472 A JPH07169472 A JP H07169472A JP 5315105 A JP5315105 A JP 5315105A JP 31510593 A JP31510593 A JP 31510593A JP H07169472 A JPH07169472 A JP H07169472A
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- Japan
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- bolt
- flange portion
- flange
- fuel cell
- gas pipe
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
Landscapes
- Fuel Cell (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 高温の条件下でガス配管の電気絶縁性を確保
しつつボルトの締付け力の低下によるガスリークの発生
を未然に防止することを可能とする。 【構成】 フランジ部３４とフランジ部３６とを突き合
わせてボルト締めしてなる燃料電池のガス配管継手にお
いて、上記フランジ部３４とフランジ部３６との間、お
よび上記ボルト３３と少なくとも一方のフランジ部３４
（３６）との間にそれぞれ電気絶縁部材４１，４４を介
設すると共に、フランジ部３４，３６間にボルト締めし
たときにフランジ部３４，３６を弾性変形させる間隙５
３，５４を形成したことを特徴としている。
しつつボルトの締付け力の低下によるガスリークの発生
を未然に防止することを可能とする。 【構成】 フランジ部３４とフランジ部３６とを突き合
わせてボルト締めしてなる燃料電池のガス配管継手にお
いて、上記フランジ部３４とフランジ部３６との間、お
よび上記ボルト３３と少なくとも一方のフランジ部３４
（３６）との間にそれぞれ電気絶縁部材４１，４４を介
設すると共に、フランジ部３４，３６間にボルト締めし
たときにフランジ部３４，３６を弾性変形させる間隙５
３，５４を形成したことを特徴としている。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は燃料電池のガス配管継手
に係り、特に高温のガス配管の電気絶縁性を確保しつつ
ボルトによる締付け力の低下を防止することのできる燃
料電池のガス配管継手に関するものである。
に係り、特に高温のガス配管の電気絶縁性を確保しつつ
ボルトによる締付け力の低下を防止することのできる燃
料電池のガス配管継手に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】図４は燃料電池の一例を示すものであ
り、図示するように、容器１内にはボルト２で上下に締
付けられる電池本体（単セルの積層体）３が収容されて
いる。この燃料電池本体３の下部に設けられたホルダ４
にはアノード（燃料）側の入口ガス配管５および出口ガ
ス配管６が接続されると共にカソード（酸化剤）側の入
口ガス配管７および出口ガス配管８が接続されている。
これら容器１内の各ガス配管５〜８にはフランジ部１
１，１２を互いに突き合わせてボルト締めしてなる継手
１３が介設されている。
り、図示するように、容器１内にはボルト２で上下に締
付けられる電池本体（単セルの積層体）３が収容されて
いる。この燃料電池本体３の下部に設けられたホルダ４
にはアノード（燃料）側の入口ガス配管５および出口ガ
ス配管６が接続されると共にカソード（酸化剤）側の入
口ガス配管７および出口ガス配管８が接続されている。
これら容器１内の各ガス配管５〜８にはフランジ部１
１，１２を互いに突き合わせてボルト締めしてなる継手
１３が介設されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところで、燃料電池の
電位を確保するためには容器１内の電池本体側配管（例
においてはホルダ４の各配管部分）において容器１と電
気絶縁する必要がある。
電位を確保するためには容器１内の電池本体側配管（例
においてはホルダ４の各配管部分）において容器１と電
気絶縁する必要がある。
【０００４】一方、出力の高い大型の燃料電池において
は各ガス配管５〜８を通過するガスの運転温度は高温
（700 度）になり、各ガス配管温度も高温になる。した
がって、フランジ部１１，１２間にテフロンを使用した
パッキンを介設してもテフロンの使用限界温度が低い
（200 〜220 度）ことから電気絶縁には限界があり、ま
た、継手１３部分においてはボルトが熱膨張して締付け
力が弱められ、ガスリークが発生する問題がある。
は各ガス配管５〜８を通過するガスの運転温度は高温
（700 度）になり、各ガス配管温度も高温になる。した
がって、フランジ部１１，１２間にテフロンを使用した
パッキンを介設してもテフロンの使用限界温度が低い
（200 〜220 度）ことから電気絶縁には限界があり、ま
た、継手１３部分においてはボルトが熱膨張して締付け
力が弱められ、ガスリークが発生する問題がある。
【０００５】本発明は上記問題点を有効に解決すべく創
案されたものである。
案されたものである。
【０００６】本発明はガス配管の電気絶縁性を確保しつ
つボルトの締付け力の低下によるガスリークの発生を未
然に防止することのできる燃料電池のガス配管継手を提
供することを目的とする。
つボルトの締付け力の低下によるガスリークの発生を未
然に防止することのできる燃料電池のガス配管継手を提
供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明はフランジ部とフ
ランジ部とを突き合わせてボルト締めしてなる燃料電池
のガス配管継手において、上記フランジ部とフランジ部
との間、および上記ボルトと少なくとも一方のフランジ
部との間にそれぞれ電気絶縁部材を介設すると共に、フ
ランジ部間にボルト締めしたときにフランジ部を弾性変
形させる間隙を形成したものである。
ランジ部とを突き合わせてボルト締めしてなる燃料電池
のガス配管継手において、上記フランジ部とフランジ部
との間、および上記ボルトと少なくとも一方のフランジ
部との間にそれぞれ電気絶縁部材を介設すると共に、フ
ランジ部間にボルト締めしたときにフランジ部を弾性変
形させる間隙を形成したものである。
【０００８】
【作用】フランジ部とフランジ部との間、およびボルト
と少なくとも一方のフランジ部との間にそれぞれ電気絶
縁部材が介設され、ガス配管の継手において電気絶縁さ
れる。また、フランジ部間に間隙が形成され、この隙間
によりボルトを締付けたときにフランジ部が弾性変形す
るので、フランジ部はバネ効果を発揮する。したがっ
て、ボルトが熱膨張してもボルトによる締付け力がフラ
ンジ部の弾性力で補われ、フランジ部に対する締付け力
を維持できる。
と少なくとも一方のフランジ部との間にそれぞれ電気絶
縁部材が介設され、ガス配管の継手において電気絶縁さ
れる。また、フランジ部間に間隙が形成され、この隙間
によりボルトを締付けたときにフランジ部が弾性変形す
るので、フランジ部はバネ効果を発揮する。したがっ
て、ボルトが熱膨張してもボルトによる締付け力がフラ
ンジ部の弾性力で補われ、フランジ部に対する締付け力
を維持できる。
【０００９】
【実施例】以下、本発明の一実施例を添付図面に基づい
て詳述する。
て詳述する。
【００１０】図３は高出力の大型燃料電池を示すもので
ある。
ある。
【００１１】図示するように、容器２１内にはボルト２
２で締付けられる電池本体（スタック）２３，２４が上
下に配置されると共に、これら電池本体２３，２４にガ
スを均一に分配し、かつ電池本体２３，２４の締付けを
安定させるための中間ホルダ２５が配置されている。中
間ホルダ２５にはアノード（燃料）側の入口ガス配管２
６および出口ガス配管２７が接続されると共にカソード
（酸化剤）側の入口ガス配管２８および出口ガス配管２
９が接続されている。これらガス配管２６〜２９は容器
２１内に立ち上げて中間ホルダ２５に接続されている。
２で締付けられる電池本体（スタック）２３，２４が上
下に配置されると共に、これら電池本体２３，２４にガ
スを均一に分配し、かつ電池本体２３，２４の締付けを
安定させるための中間ホルダ２５が配置されている。中
間ホルダ２５にはアノード（燃料）側の入口ガス配管２
６および出口ガス配管２７が接続されると共にカソード
（酸化剤）側の入口ガス配管２８および出口ガス配管２
９が接続されている。これらガス配管２６〜２９は容器
２１内に立ち上げて中間ホルダ２５に接続されている。
【００１２】３１は下部ホルダであり、この下部ホルダ
３１は容器２１と導通して同電位となっている。なお、
容器２１に収容された電池本体を１ユニットとしてこれ
を直列に接続する場合には下部ホルダ３１において絶縁
する必要がある。また、数ユニットの電池本体を直列に
接続し高電圧化を図る場合、電池本体のすべての部分を
電気的に対地（容器）と絶縁する必要がある。
３１は容器２１と導通して同電位となっている。なお、
容器２１に収容された電池本体を１ユニットとしてこれ
を直列に接続する場合には下部ホルダ３１において絶縁
する必要がある。また、数ユニットの電池本体を直列に
接続し高電圧化を図る場合、電池本体のすべての部分を
電気的に対地（容器）と絶縁する必要がある。
【００１３】各ガス配管２６〜２９には図１に示すよう
にフランジ付配管３０ａとフランジ付配管３０ｂとを連
結する継手３２が介設され、この継手３２はボルト３３
を下部のＳＵＳ製フランジ部３４に形成されたボルト挿
通孔３５および上部のＳＵＳ製フランジ部３６に形成さ
れたボルト挿通孔３７に挿通させてナット３８で締め付
けて構成されるものである。
にフランジ付配管３０ａとフランジ付配管３０ｂとを連
結する継手３２が介設され、この継手３２はボルト３３
を下部のＳＵＳ製フランジ部３４に形成されたボルト挿
通孔３５および上部のＳＵＳ製フランジ部３６に形成さ
れたボルト挿通孔３７に挿通させてナット３８で締め付
けて構成されるものである。
【００１４】特に、フランジ部３４，３６間には電池本
体２３，２４の電位を確保するためにフランジ部３４の
フランジ面とフランジ部３６のフランジ面との接触を切
断する電気絶縁部材４１が介設され、この電気絶縁部材
４１はアルミナ製の絶縁ガスケット４２により構成され
ている。リング状に形成された絶縁ガスケット４２には
ボルト３３を挿通させる挿通穴４３が形成されている。
また、ボルト３３と下部のフランジ部３４との間にもこ
れらの接触を切断する電気絶縁部材４４が介設され、こ
の電気絶縁部材４４はボルト挿通孔３５内にボルト３３
を覆うように設けられたセラミック製絶縁パイプ４５を
有すると共に下部のフランジ部３４とボルト頭部４６と
の間に３層に重ね合わされた絶縁ワッシャ４７〜４９を
有する。中間に位置する絶縁ワッシャ４８はカオウオー
ルシートで構成され、その上下に位置する絶縁ワッシャ
４７，４９は上下面にセラミック溶射層が施されたＳＵ
Ｓ材で構成されている。
体２３，２４の電位を確保するためにフランジ部３４の
フランジ面とフランジ部３６のフランジ面との接触を切
断する電気絶縁部材４１が介設され、この電気絶縁部材
４１はアルミナ製の絶縁ガスケット４２により構成され
ている。リング状に形成された絶縁ガスケット４２には
ボルト３３を挿通させる挿通穴４３が形成されている。
また、ボルト３３と下部のフランジ部３４との間にもこ
れらの接触を切断する電気絶縁部材４４が介設され、こ
の電気絶縁部材４４はボルト挿通孔３５内にボルト３３
を覆うように設けられたセラミック製絶縁パイプ４５を
有すると共に下部のフランジ部３４とボルト頭部４６と
の間に３層に重ね合わされた絶縁ワッシャ４７〜４９を
有する。中間に位置する絶縁ワッシャ４８はカオウオー
ルシートで構成され、その上下に位置する絶縁ワッシャ
４７，４９は上下面にセラミック溶射層が施されたＳＵ
Ｓ材で構成されている。
【００１５】また、絶縁ガスケット４２とこれを上下に
挾むフランジ部３４，３６との間にはリング状の摺動材
５１，５２が介設されており、この摺動材５１，５２は
フランジ面と絶縁ガスケット４２との水平方向の熱膨張
差により絶縁ガスケット４２にクラックが発生すること
を防止するために比較的軟質の銅あるいはモネルで構成
されている。摺動材５１，５２の摺動面には摺動性およ
び耐摩耗性を確保するために金メッキ層が施されてい
る。
挾むフランジ部３４，３６との間にはリング状の摺動材
５１，５２が介設されており、この摺動材５１，５２は
フランジ面と絶縁ガスケット４２との水平方向の熱膨張
差により絶縁ガスケット４２にクラックが発生すること
を防止するために比較的軟質の銅あるいはモネルで構成
されている。摺動材５１，５２の摺動面には摺動性およ
び耐摩耗性を確保するために金メッキ層が施されてい
る。
【００１６】また、摺動材５１，５２はボルト締めした
ときにフランジ部３４，３６を弾性変形させる間隙５
３，５４を形成する。図示例にあっては摺動材５１，５
２が絶縁ガスケット４３を間に挾んで上下に介設されて
いるので、下部のフランジ部３４と絶縁ガスケット４２
との間に間隙５３が形成されると共に、絶縁ガスケット
４２と上部のフランジ部３６との間に間隙５４が形成さ
れる。これらの間隙５３，５４はフランジ部３４，３６
間の内周側が摺動材５１，５２で閉じられてフランジ部
３４，３６間を外周側に開放するようになっている。し
たがって、各フランジ部３４，３６はボルト締めされる
ことにより強制的に互いに近接する方向に変形するため
に、元の平坦なフランジ面に復帰しようとするバネ力を
発揮する。
ときにフランジ部３４，３６を弾性変形させる間隙５
３，５４を形成する。図示例にあっては摺動材５１，５
２が絶縁ガスケット４３を間に挾んで上下に介設されて
いるので、下部のフランジ部３４と絶縁ガスケット４２
との間に間隙５３が形成されると共に、絶縁ガスケット
４２と上部のフランジ部３６との間に間隙５４が形成さ
れる。これらの間隙５３，５４はフランジ部３４，３６
間の内周側が摺動材５１，５２で閉じられてフランジ部
３４，３６間を外周側に開放するようになっている。し
たがって、各フランジ部３４，３６はボルト締めされる
ことにより強制的に互いに近接する方向に変形するため
に、元の平坦なフランジ面に復帰しようとするバネ力を
発揮する。
【００１７】高温ガスを移送する運転時において、ほと
んど熱変形しない絶縁ガスケット４２に対しボルト３３
が軸方向に熱膨脹しても、ボルト３３の締付けによりフ
ランジ部３４，３６が互いに近接させる方向に弾性変形
している限り、その弾性力がボルト３３の締付け力を補
うことになり、ボルト３３による締付け力の低下を防止
できる。
んど熱変形しない絶縁ガスケット４２に対しボルト３３
が軸方向に熱膨脹しても、ボルト３３の締付けによりフ
ランジ部３４，３６が互いに近接させる方向に弾性変形
している限り、その弾性力がボルト３３の締付け力を補
うことになり、ボルト３３による締付け力の低下を防止
できる。
【００１８】このようにフランジ部３４，３６間、およ
びフランジ部３６とボルト３３との間に電気絶縁部材４
１，４４が介設されると共に、ボルト締めしたときにフ
ランジ部３４，３６を弾性変形させるため、継手３２に
おいてはガス配管２６〜２９の電気絶縁を確保しつつフ
ランジ部３４，３６のバネ効果によりフランジ部３３，
３６の締付け力が維持されガスシール性が確保される。
びフランジ部３６とボルト３３との間に電気絶縁部材４
１，４４が介設されると共に、ボルト締めしたときにフ
ランジ部３４，３６を弾性変形させるため、継手３２に
おいてはガス配管２６〜２９の電気絶縁を確保しつつフ
ランジ部３４，３６のバネ効果によりフランジ部３３，
３６の締付け力が維持されガスシール性が確保される。
【００１９】図２は第２の実施例を示すものである。
【００２０】図２においてはフランジ部３４，３６間に
介設される電気絶縁部材４１がアルミナ繊維を主成分と
するセラミックファイバー製シート状ガスケット６１で
構成されている。このガスケット６１はセラミックファ
イバにシリカ系等のバインダを加えてなるものである。
セラミックファイバにバインダを加えたガスケット６１
は耐食性の強い電解質である炭酸塩に対して健全であ
る。
介設される電気絶縁部材４１がアルミナ繊維を主成分と
するセラミックファイバー製シート状ガスケット６１で
構成されている。このガスケット６１はセラミックファ
イバにシリカ系等のバインダを加えてなるものである。
セラミックファイバにバインダを加えたガスケット６１
は耐食性の強い電解質である炭酸塩に対して健全であ
る。
【００２１】また、運転温度が上昇するとバインダのみ
が飛散および焼結して収縮してしまうため、ガスケット
６１の厚さは多少減少するが、フランジ部材３４，３６
がボルト締めされて弾性変形しているので、ガスケット
６１の厚さの減少に伴うフランジ部３４，３６の締付け
力の低下をフランジ部３４，３６の弾性変形で補うこと
ができる。なお、ガスケット６１は一度収縮すると後に
温度変化があってもガスケット６１の厚さに変化は生じ
ない。したがって、室温と運転温度（700 度程度）との
間の熱サイクルの繰り返し（温度の上下変動）があって
も、本実施例にあっては安定したガスシール性を発揮で
きる。
が飛散および焼結して収縮してしまうため、ガスケット
６１の厚さは多少減少するが、フランジ部材３４，３６
がボルト締めされて弾性変形しているので、ガスケット
６１の厚さの減少に伴うフランジ部３４，３６の締付け
力の低下をフランジ部３４，３６の弾性変形で補うこと
ができる。なお、ガスケット６１は一度収縮すると後に
温度変化があってもガスケット６１の厚さに変化は生じ
ない。したがって、室温と運転温度（700 度程度）との
間の熱サイクルの繰り返し（温度の上下変動）があって
も、本実施例にあっては安定したガスシール性を発揮で
きる。
【００２２】また、ボルト３３と下部のフランジ部３４
との間に介設される電気絶縁部材４４にあっては絶縁パ
イプ４５がボルト３３の周りに巻き付けてなるセラミッ
クファイバシートで構成されると共に中間の絶縁ワッシ
ャ４８がセラミックファイバシートで構成されている。
との間に介設される電気絶縁部材４４にあっては絶縁パ
イプ４５がボルト３３の周りに巻き付けてなるセラミッ
クファイバシートで構成されると共に中間の絶縁ワッシ
ャ４８がセラミックファイバシートで構成されている。
【００２３】さらに、下部のフランジ部３４のフランジ
面には径方向内側を隆起させてなる段部６２が形成さ
れ、この段部６２は上下のフランジ面間に間隙６３を形
成する。したがって、上記実施例と同様にボルト締めし
たときにフランジ部３４，３６が弾性変形し、ボルト３
３の熱膨張による締付け力の低下を防止できる。なお、
段部６２は上部のフランジ部３６のフランジ面あるいは
双方のフランジ部３４，３６のフランジ面に形成しても
よい。
面には径方向内側を隆起させてなる段部６２が形成さ
れ、この段部６２は上下のフランジ面間に間隙６３を形
成する。したがって、上記実施例と同様にボルト締めし
たときにフランジ部３４，３６が弾性変形し、ボルト３
３の熱膨張による締付け力の低下を防止できる。なお、
段部６２は上部のフランジ部３６のフランジ面あるいは
双方のフランジ部３４，３６のフランジ面に形成しても
よい。
【００２４】
【発明の効果】以上要するに本発明によれば、フランジ
部とフランジ部との間、およびボルトと少なくとも一方
のフランジ部との間にそれぞれ電気絶縁部材を介設する
と共に、フランジ部間にボルト締めしたときにフランジ
部を弾性変形させる間隙を形成したので、高温下におい
てガス配管の電気絶縁性を確保しつつボルトの締付け力
の低下を防止でき、ガスシール性を確保できる。
部とフランジ部との間、およびボルトと少なくとも一方
のフランジ部との間にそれぞれ電気絶縁部材を介設する
と共に、フランジ部間にボルト締めしたときにフランジ
部を弾性変形させる間隙を形成したので、高温下におい
てガス配管の電気絶縁性を確保しつつボルトの締付け力
の低下を防止でき、ガスシール性を確保できる。
【図１】本発明のガス配管の継手を示す断面図である。
【図２】本発明の第２の実施例を示す断面図である。
【図３】大型の燃料電池を示す断面図である。
【図４】小型の燃料電池を示す断面図である。
２６〜２９ ガス配管 ３３ ボルト ３４，３６ フランジ部 ４１，４４ 電気絶縁部材 ５３，５４，６３， 間隙
Claims (1)
- 【請求項１】 フランジ部とフランジ部とを突き合わせ
てボルト締めしてなる燃料電池のガス配管継手におい
て、上記フランジ部とフランジ部との間、および上記ボ
ルトと少なくとも一方のフランジ部との間にそれぞれ電
気絶縁部材を介設すると共に、フランジ部間にボルト締
めしたときにフランジ部を弾性変形させる間隙を形成し
たことを特徴とする燃料電池のガス配管継手。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31510593A JP3221196B2 (ja) | 1993-12-15 | 1993-12-15 | 燃料電池のガス配管継手 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31510593A JP3221196B2 (ja) | 1993-12-15 | 1993-12-15 | 燃料電池のガス配管継手 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07169472A true JPH07169472A (ja) | 1995-07-04 |
| JP3221196B2 JP3221196B2 (ja) | 2001-10-22 |
Family
ID=18061484
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP31510593A Expired - Fee Related JP3221196B2 (ja) | 1993-12-15 | 1993-12-15 | 燃料電池のガス配管継手 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3221196B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010144185A (ja) * | 2008-12-16 | 2010-07-01 | Shinmaywa Industries Ltd | 絶縁フランジ構造および真空成膜装置 |
-
1993
- 1993-12-15 JP JP31510593A patent/JP3221196B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010144185A (ja) * | 2008-12-16 | 2010-07-01 | Shinmaywa Industries Ltd | 絶縁フランジ構造および真空成膜装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3221196B2 (ja) | 2001-10-22 |
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